CH690932A5 - Drehgeber. - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Drehgeber und ein Verfahren zu seiner Herstellung gemäss den Oberbegriffen der unabhängigen Patentansprüche.

In der Robotik und im Maschinenbau der Automatisierungstechnik werden an den angetriebenen Achsen Motoren unterschiedlichster Grösse eingesetzt. Dabei benötigen die Motoren einen oder mehrere Sensoren zur Erkennung der Rotorlage, -geschwindigkeit, -position und Anzahl erreichter Rotorumdrehungen. Je nach Art des benützten Motors werden zur korrekten Schliessung des Regelkreises mehrere Arten von Sensoren für die Messung der obigen physikalischen Grössen eingesetzt.

So werden z.B. für den Betrieb eines Motors mit Blockkommutierung drei zu justierende Hall-Elemente mit rotierendem Permanentmagnetrad eingesetzt. Damit lässt sich zwar der Motor kommutieren und antreiben; um aber die Achse geregelt positionieren zu können, muss ein weiterer Sensor, z.B. ein optischer Drehgeber, mechanisch angeschlossen werden. Bei Sinuskommutierung wird u.a. ein induktiver Drehgeber (Resolver) eingesetzt. Dieser erzeugt - mit entsprechender elektronischer Auswertung - die Kommutier- und Positioniersignale; um aber die Anzahl Rotorumdrehungen zu messen und ausfall sicher zu speichern, benötigt die Antriebswelle zusätzliche Sensoren mit mechanischen Anbauten.

Solche zusätzlichen mechanischen Aufbauten benötigen mehr Platz. Die Patentschrift EP-0 272 544 B1 versucht, diesen Nachteil zu eliminieren und einen baulich möglichst kompakten Winkellagegeber zu schaffen, indem ein umlaufender Magnet auf der Geberwelle zwischen den Wälzlagern angeordnet wird. Dieser Magnet wirkt bei jeder Umdrehung auf einen im Lagergehäuse angeordneten Magnetfeldsensor, dessen Impulse an einen Umdrehungszähler geliefert und aufsummiert werden. Eine fotoelektrisch abtastbare Geberscheibe am Ende der Geberwelle wird für die eigentliche Winkelfeinauflösung gebraucht. Obwohl dieser Winkellagegeber Platz spart, weist auch er Nachteile auf, die auch typisch für andere bekannte Drehgeber sind. Wegen des Magneten, der mechanisch an die rotierende Geberwelle angebaut werden muss, werden mehr Montageteile und eine aufwändigere Montage mit längerer Montagezeit benötigt. Dies schlägt sich auch in grösseren Kosten nieder.

Weitere, subtilere Nachteile des Stands der Technik ergeben sich durch die Tatsache, dass jeglicher Einsatz gemischter Technologien höhere Anforderungen an den Anwender stellt. So sind bspw. bei Hall-Element-Sensoren gänzlich andere Einsatzspezifikationen zu beachten als bei optischen Drehgebern, Resolvern oder bei Multiturn-Gebern mit mechanischen Getrieben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Drehgeber zu schaffen und ein Verfahren zu seiner Herstellung anzugeben, welche die genannten Nachteile des Stands der Technik nicht aufweisen.

Die Aufgabe wird gelöst durch den erfindungsgemässen magnetischen Drehgeber und das erfindungsgemässe Herstellungsverfahren, wie sie in den unabhängigen Patentansprüchen definiert sind.

Der erfindungsgemässe Drehgeber beruht ausschliesslich auf Permanentmagnet-Technologie. Er enthält einen hochauflösenden Sensor und einen niedrigauflösenden Sensor, die je mindestens einen Permanentmagneten beinhalten. Der hochauflösende Sensor liefert Signale, anhand welcher sich die Winkellage einer Geberwelle genau, aber nicht absolut bestimmen lässt, z.B. genauer als 360 DEG /n, wobei n = 1, 2, ... eine natürliche Zahl ist, die für einen bestimmten Sensortyp fest ist. Der niedrigauflösende Sensor liefert Signale, aufgrund derer die absolute Winkellage der Geberwelle bestimmbar ist, allerdings unter Umständen mit einer niedrigeren Genauigkeit, z.B. mit einer Genauigkeit von ca. 360 DEG /n. Diese Absolutbestimmung beinhaltet vorzugsweise auch das Zählen von Umdrehungen der Welle. Der erfindungsgemässe Drehgeber ist mit Mitteln zur Auswertung der Sensorsignale ausgestattet.

Die Komponenten des hochauflösenden und des niedrigauflösenden Sensors sind vorzugsweise in zwei zueinander parallelen Ebenen angeordnet. Ortsfeste Sensorkomponenten können bspw. auf einer ortsfesten Montageplatte und drehbare Sensorkomponenten auf einer mit der Geberwelle verbundenen und drehbaren Massverkörperung angeordnet sein.

Der hochauflösende Sensor des erfindungsgemässen Drehgebers ist ein Winkellagesensor auf Permanentmagnet-Basis, dessen Ausgangssignal die Winkellage der Geberwelle zwar mit grosser Genauigkeit, aber modulo 360 DEG /n angibt. Er ist vorzugsweise als magnetoresistiver Wandler auf der Montageplatte ausgebildet, welcher mit einem auf der Massverkörperung angebrachten Per manentmagneten zusammenwirkt. Ein solcher hochauflösender Sensor liefert bspw. ein Sinus- und/oder ein Cosinus-Signal der Periode 180 DEG . Dies entspricht einer halben Wellenumdrehung, d.h. in diesem Beispiel ist n = 2.

Der niedrigauflösende Sensor des erfindungsgemässen Drehgebers liefert bspw. pro Wellenumdrehung mindestens n verschiedene Ausgangssignale, anhand derer die n gleichen Ausgangssignale des hochauflösenden Sensors unterscheidbar sind und der Drehwinkel somit absolut messbar ist. Er kann bspw. als mindestens ein Schalter mit n Schaltzuständen oder mindestens n Schalter mit zwei Schaltzuständen ausgebildet sein. Die Schaltimpulse des niedrigauflösenden Sensors können an einen Umdrehungszähler geliefert und aufsununiert werden. Der niedrigauflösende Sensor ist beispielsweise als mindestens ein magnetisch schaltendes Relais, vorzugsweise ein Reed-Relais, im Magnetfeld mindestens eines Permanentmagneten auf der festen Montageplatte ausgebildet. Das mindestens eine Reed-Relais kann von einer halbringförrnigen magnetischen Blende auf der Massverkörperung geschaltet werden. Der Zustand des Reed-Relais (offen/geschlossen) erlaubt die Unterscheidung der bspw. zwei (n = 2) Perioden des hochauflösenden Sensors innerhalb einer vollen Wellenumdrehung.

Dank der konsequenten Verwendung der Permanentmagnet-Technologie braucht der erfindungsgemässe Drehgeber keine eigene Lagerung. Die Lesedistanzen zur Massverkörperung sind nämlich bei Permanentmagnet-Sensoren gross (typischerweise 0.25 mm bis 1.25 mm) im Vergleich mit optischen Sensoren (typischerweise 0.05 bis 0.125 mm). Verglichen mit Hall-Effekt-Sensoren ist der erfindungsgemässe Drehgeber ca. 10-mal unempfindlicher gegen Montagetoleranzen, weil er im Fernfeld betrieben wird.

Die ausschliessliche Verwendung von passiven Magnetsensoren im erfindungsgemässen Drehgeber hat erstens den Vorteil, dass die Produktionstoleranzen nicht von den Magneteigenschaften, sondern nur von gut beherrschbaren mechanisch gefertigten Teilen abhängen. Zweitens ist die Stromaufnahme des niedrigauflösenden Sensors ausserordentlich gering, typischerweise 10- bis 100-mal kleiner als bei Hall-Element-Sensoren, optischen Drehgebern oder Resolvern. Diese kleine Stromaufnahme ermöglicht es, einen Zähler mit der Anzahl Wellenumdrehungen zu beschicken und die Summe stromausfallsicher zu speichern. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemässen Drehgebers besteht darin, dass er berührungsfrei funktioniert: Zwischen der ortsfesten Montageplatte und der drehbaren Massverkörperung ist weder ein mechanischer noch ein elektrischer Kontakt nötig.

Falls der Drehgeber einen anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis (ASIC) benützt, kann dieser dank der kleinen Abmessungen der Permanentmagnet-Sensoren direkt im Motor eingebaut werden.

Die Herstellung des erfindungsgemässen Drehgebers ist besonders einfach, weil der Drehgeber keine mechanisch zu montierenden Teile beinhaltet. Die Massverkörperung kann als Kunststoffspritzteil mit Einlegeteilen wie Stabmagnet und magnetische Blende ausgeführt sein. Die Montageplatte, die vorzugsweise als Leiterplatte mit Permanentmagnet-Sensoren, minimaler Elektronik und Mitteln zur Auswertung der Sensorsignale ausgebildet ist, kann gänzlich in Chip-on-board-Technik (COB) oder in Surface-mounted-device-Technik (SMD) bestückt werden. Das bedeutet, dass sich der erfindungsgemässe Drehgeber auf bestehenden Bestückungsmaschinen mit hoher Leistung herstellen lässt und nicht hand- oder robotermontiert werden muss.

Eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemässen Drehgebers wird im Folgenden anhand der Figuren detailliert beschrieben. Dabei zeigen:

Fig. 1 eine schematische Explosionszeichnung eines erfindungsgemässen Drehgebers, Fig. 2 eine Draufsicht auf eine Massverkörperung und eine daneben liegende Montageplatte mit den wesentlichen Sensorkomponenten des erfindungsgemässen Drehgebers, Fig. 3 eine Draufsicht auf die wesentlichen Sensorkomponenten des erfindunsgemässen Drehgebers in betriebsbereitem Zustand und Fig. 4 Ausgangssignale von Sensoren des erfindungsgemässen Drehgebers.

Fig. 1 zeigt eine schematische Explosionszeichnung einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemässen Drehgebers. Eine Geberwelle 1 wird von einem Motor 2 angetrieben. Am Ende der Geberwelle 1 ist eine Massverkörperung 3 angebracht, welche mit der Geberwelle 1 verbunden und drehbar ist. Der Grundkörper der Massverkörperung 3 ist bspw. als Scheibe 30 ausgebildet, welche mit mindestens einer Schraube 31 an der Geberwelle 1 befestigt ist. Die dem Motor 2 abgewandte Fläche der Scheibe 30 definiert eine erste Ebene 32, welche senkrecht zur Rotationsachse 4 der Geberwelle 1 steht. In dieser ersten Ebene 32 sind bewegliche Sensorkomponenten angebracht, die in Fig. 1 nicht sichtbar sind und anhand der Fig. 2 erläutert werden. In einer anderen, hier nicht dargestellten Ausführungsform können Sensorkomponenten auch auf der dem Motor 2 zugewandten Fläche 33 der Massverkörperung 3 angebracht sein.

In einer zweiten Ebene 52, welche parallel zur ersten Ebene 32 liegt, sind ortsfeste Sensorkomponenten 15, 25.1, 25.2, 26.1, 26.2 angebracht. Die zweite Ebene 52 wird vorzugsweise durch eine ortsfeste, nicht mit der Geberwelle 1 verbundene Montageplatte 5 definiert. Im betriebsbereiten Zustand sind die Massverkörperung 3 und die Montageplatte 5 parallel zueinander angeordnet und liegen so nahe beieinander, dass ein Zusammenwirken der beweglichen Sensorkomponenten mit den ortsfesten Sensorkomponenten 15, 25.1, 25.2, 26.1, 26.2 zwecks Erfassung der Winkellage der Geberwelle 1 erzielbar ist; ein typischer Arbeitsabstand beträgt 0.25 mm bis 1.25 mm. Die Montageplatte 5 ist vorzugsweise als Leiterplatte ausgebildet, auf welcher die ortsfesten Sensorkomponenten 15, 25.1, 25.2, 26.1, 26.2 und wahlweise (der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellte) elektronische Bauteile montiert sind. Auf der Montageplatte 5 können auch Mittel 6 zur Auswertung der Sensorsignale angebracht sein. Die Bestückung der Montageplatte 5 kann gänzlich in Chip-onboard-Technik (COB) oder in Surface-mounted-device-Technik (SMD) ausgeführt werden. Die Montageplatte 5 ist an einem (nicht dargestellten) festen Maschinenteil befestigt, wozu bspw. Befestigungslöcher 50.1-50.3 dienen.

Fig. 2 zeigt schematisch Sensorkomponenten einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemässen Drehgebers. Der Übersichtlichkeit halber sind hier die Massverkörperung 3 und die Montageplatte 5 nebeneinander gezeichnet und nicht übereinander, wie es dem betriebsbereiten Zustand entsprechen würde. In der linken Figurenhälfte ist die Massverkörperung 3 dargestellt, in der rechten Figurenhälfte die Montageplatte 5. Die beweglichen Sensorkomponenten 13, 23 auf der Massverkörperung 3 sind dem Betrachter abgewandt und wären eigentlich nicht sichtbar; der Klarheit der Darstellung zuliebe sind sie eingezeichnet, als wären sie sichtbar, d.h. als wäre die Massverkörperung 3 durchsichtig.

Der erfindungsgemässe Drehgeber enthält einen hochauflösenden Sensor 10 und einen niedrigauflösenden Sensor 20. Der hochauflösende Sensor 10 ist in dieser Ausführungsform im Bereich der Rotationsachse 4 angebracht. Er besteht im Wesentlichen aus einem magnetoresistiven Wandler 15 auf der Montageplatte 5 und einem Permanentmagneten 13 auf der Massverkörperung 3. Die Lagen dieser beiden Sensorkomponenten 13, 15 könnten auch vertauscht sein. In einer verfeinerten Ausführungsform können mehr als ein magnetoresistiver Wandler 15 und/oder mehr als ein Permanentmagnet 13 eingebaut sein. Auch Permanentmagnet-Sensoren, die nicht auf dem magnetoresistiven Prinzip beruhen, können erfindungsgemäss als hochauflösende Sensoren 10 eingesetzt werden.

Der niedrigauflösende Sensor 20 ist in dieser Ausführungsform im äusseren Bereich 39 der Massverkörperung 3 bzw. im äusseren Bereich 59 der Montageplatte 5 angebracht. Er besteht in dieser Ausführungsform aus zwei Reed-Relais 25.1, 25.2 mit je einem radial zur Rotationsachse 4 hin versetzten Permanentmagneten 26.1, 26.2 auf der Montageplatte 5 sowie aus einer halbringförmigen magnetischen Blende 23 auf der Massverkörperung 3. Die Reed-Relais 25.1, 25.2 weisen denselben Abstand von der Rotationsachse 4 auf und schliessen bezüglich der Rotationsachse 4 einen rechten Winkel ein. Die magnetische Blende 23 besteht aus einem Material mit hoher magnetischer Permeabilität, bspw. Eisen oder Nickel, und ist als Halbring ausgebildet. Es ist von Vorteil für die Auswertung der Sensorsignale, wenn der hochauflösende Sensor 10 gegenüber dem niedrigauflösenden Sensor 20 um 22.5 DEG gedreht angeordnet ist, so wie in Fig. 2 und 3 gezeichnet. Selbstverständlich könnten die Reed-Relais 25.1, 25.2 auch innen und die Permanentmagneten 26.1, 26.2 aussen angeordnet sein. Die Reed-Relais 25.1, 25.2 und die dazugehörigen Permanentmagnete 26.1, 26.2 könnten auch auf der Massverkörperung 3 und die magnetische Blende 23 auf der Montageplatte 5 angebracht sein.

Ein einziges Reed-Relais 25.1 würde zum Funktionieren des erfindungsgemässen Drehgebers genügen; das zweite Reed-Relais 25.2 mit dem zweiten Permanentmagneten 26.2 ist fakultativ. In einer anderen, hier nicht dargestellten Ausführungsform könnten mehr als zwei Reed-Relais 25.1, 25.2, ..., 25.j mit ebensovielen Permanentmagneten 26.1, 26.2, ..., 26.j auf der Montageplatte 5 angebracht sein. In einer weiteren, hier nicht dargestellten Ausführungsform könnte auf die Permanentmagnete 26.1, 26.2 verzichtet werden, dafür müssten statt der magnetischen Blende 23 ein oder mehrere Permanentmagnete auf der Massverkörperung 3 angebracht sein. Der niedrigauflösende Sensor 20 könnte auch mit anderen Komponenten als mit Reed-Relais 25.1, 25.2 funktionieren.

Vorzugsweise auf der Montageplatte 5 sind Mittel 6 zur Auswertung der Sensorsignale angebracht.

Anhand von Fig. 3 wird das Zusammenwirken der wesentlichen Sensorkomponenten 13 mit 15 sowie 23 mit 25.1, 26.1 bzw. 25.2, 26.2 beschrieben. Die Fig. 3 zeigt die wesentlichen Sensorkomponenten 13, 15, 23, 25.1, 25.2, 26.1, 26.2 in der gleichen Draufsicht wie Fig. 2, doch sind nun die Massverkörperung 3 und die Montageplatte 5 nicht nebeneinander, sondern übereinander gezeichnet, wie dies im betriebsbereiten Zustand der Fall ist. Die wesentlichen Komponenten des hochauflösenden Sensors 10 und des niedrigauflösenden Sensors 20 sind also in zwei zueinander parallelen, in Fig. 3 nicht unterscheidbaren Ebenen 32, 52 angeordnet; die erste Ebene 32 ist durch die Massverkörperung 3, die zweite Ebene 52 durch die Montageplatte 5 definiert.

Die Messung der Winkellage der Geberwelle 1 durch den hochauflösenden Sensor 10 beruht darauf, dass das Magnetfeld des Permanentmagneten 13 auf der Massverkörperung 3 von der Winkellage der Geberwelle 1 abhängig ist. Der mindestens eine magnetoresistive Wandler 15 auf der Montageplatte 5 misst dieses Magnetfeld oder seine Änderungen. Enthält der hochauflösende Sensor 10 mehrere magnetoresistive Wandler, so können diese auch zu einer Messbrücke zusammengeschaltet werden. Ein solcher hochauflösender Sensor liefert bspw. ein Sinussignal 41.1 und ein Cosinussignal 41.2 mit einer Periode von je 180 DEG , wie sie im oberen Teil von Fig. 4 dargestellt sind.

Der niedrigauflösende Sensor 20 besteht in diesem Ausführungsbeispiel aus zwei Reed-Relais 25.1, 25.2 in den Magnetfeldern von je einem Permanentmagneten 26.1, 26.2. Wenn sich die magnetische Blende 23 aus einem Material mit hoher magnetischer Permeabilität zwischen einem Reed-Relais 25.1 und dem entsprechenden Permanentmagneten 26.1 befindet, ist das Magnetfeld unterbrochen und dringt nicht bis zum Reed-Relais 25.1 vor. Wird die magnetische Blende 23 gedreht, so schalten die Reed-Relais 25.1, 25.2 ein und aus und liefern binäre Signale 42.1, 42.2, wie sie im unteren Teil von Fig. 4 dargestellt sind. Aus den Schaltzuständen der Reed-Relais 25.1, 25.2 lässt sich die Zweideutigkeit der Signale 41.1, 41.2 des hochauflösenden Sensors 10 beheben.

Der niedrigauflösende Sensor 20 liesse sich auch einfacher gestalten als in Fig. 3. Eine erste einfachere Ausführungsform käme mit nur einem Reed-Relais 25.1 aus. Dabei ergäben sich jedoch Unsicherheiten in derjenigen Winkellage, in der sich ein Ende 24 der magnetischen Blende 23 im Magnetfeld zwischen dem Permanentmagneten 26.1 und dem Reed-Relais 25.1 befindet. Um in diesem Fall einen exakt definierten Schaltpunkt zu erzielen, müssten der hochauflösende Sensor 10 und der niedrigauflösende Sensor 20 bei der Montage exakt aufeinander positioniert werden. Dieser Nachteil wird in der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform mit zwei Reed-Relais 25.1, 25.2 behoben, indem das zweite Reed-Relais 25.2 jeweils auch dann eine eindeutige Information liefert, wenn der Schaltzustand des ersten Reed-Relais 25.1 unsicher ist. Es können auch mehr als zwei Reed-Relais 25.1, 25.2, ..., 25.j mit Permanentmagneten 26.1, 26.2, ..., 26.j eingesetzt werden.

In einer zweiten einfacheren, hier nicht dargestellten Ausführungsform des niedrigauflösenden Sensors 20 kann die Massverkörperung 3 statt der magnetischen Blende 23 einen oder mehrere Permanentmagnete enthalten. Auf der Montageplatte 5 genügt dann mindestens ein Reed-Relais 25.1 ohne Permanentmagnete. Diese Ausführungsform hat den Nachteil, dass das Magnetfeld eines sich bewegenden Magneten nicht exakt beherrschbar ist, wodurch sich wiederum Messunsicherheiten ergäben.

Fig. 4 zeigt ein Beispiel von Ausgangssignalen 41.1, 41.2, 42.1, 42.2 der Sensoren 10, 20 des in Fig. 3 dargestellten erfindungsgemässen Drehgebers in Abhängigkeit von der Winkellage beta . Dabei entspricht der Winkel beta = 360 DEG einer vollen Umdrehung der Geberwelle 1.

Der hochauflösende Sensor 10 liefert das im oberen Teil der Fig. 4 dargestellte Sinussignal 41.1 sin(2 beta ) und Cosinussignal 41.2 cos(2 beta ), welche je die Periode von 180 DEG haben. Ein einziges dieser beiden Signale 41.1, 41.2, bspw. das Sinussignal 41.1, würde auch schon Information über die Winkellage beta beinhalten. An den Extremalstellen der Kurve 41.1, d.h. bei beta = 45 DEG , 135 DEG etc., liesse sich jedoch die Winkellage beta nur sehr ungenau aus dem einzigen Signal 41.1 bestimmen. Deshalb ist es vorteilhaft, ein zweites Signal in Quadratur, bspw. das Cosinussignal 41.2, beizuziehen, welches an den Extremalstellen des ersten Signals 41.1 Ableitungen mit grossem Absolutbetrag aufweist.

Mit den zwei Signalen 41.1, 41.2 des hochauflösenden Sensors 10, die in Quadratur sind, lässt sich die Winkellage beta zwar mit grosser Genauigkeit bestimmen, aber nur modulo 180 DEG . Für eine eindeutige Absolutbestimmung der Winkellage beta werden die im unteren Teil der Fig. 4 dargestellten Signale 42.1, 42.2 des niedrigauflösenden Sensors 20 benötigt, bspw. ein erstes Signal S1 des ersten Reed-Relais 25.1 und ein zweites Signal S2 des zweiten Reed-Relais 25.2. Entsprechend den beiden Schaltzuständen "offen" bzw. "geschlossen" eines Reed-Relais können die Signale bloss die zwei Werte 0 bzw. 1 annehmen. Ein einziges dieser beiden Signale 42.1, 42.2 würde eigentlich genügend Information liefern, mit deren Hilfe die Winkellage beta absolut bestimmbar wäre. Aus den anlässlich der Fig. 3 genannten physikalischen Gründen und zur einfacheren mathematischen Auswertung sind jedoch zwei Signale 42.1, 42.2 vorteilhaft.

Aus den Sensor-Ausgangssignalen 41.1, 41.2, 42.1, 42.2 lässt sich die absolute Winkellage beta bspw. wie folgt berechnen. Aus den beiden Signalen sin(2 beta ) 41.1, cos(2 beta ) 41.2 des hochauflösenden Sensors 10 wird ein Winkel

alpha = arctan[sin(2 beta )/cos(2 beta )]

berechnet. Die absolute Winkellage ergibt sich aus

beta = alpha /2 + 180 DEG . NOT(S2), falls sin(2 beta ) >/= 0 und cos(2 beta ) >/= 0

beta = alpha /2 - 90 DEG + 180 DEG . NOT(S2), falls sin(2 beta ) >/= 0 und cos(2 beta ) < 0

beta = alpha /2 + 90 DEG + 180 DEG . NOT(S1), falls sin(2 beta ) < 0 und cos(2 beta ) </= 0

beta = alpha /2 + 180 DEG . NOT(S1), falls sin(2 beta ) < 0 und cos(2 beta ) > 0.

Diese Auswertmethode hat den Vorteil, dass sie unkritisch gegenüber Montagetoleranzen ist. Es werden nämlich nie Flanken 43.1, 43.2 der Signale 42.1, 42.2 des niedrigauflösenden Sensors 20 benützt, sondern immer nur Bereiche 44.1, 44.2, die jeweils vollständig innerhalb eines Signalplateaus 45.1, 45.2 liegen. Deshalb spielt es keine Rolle, wenn der niedrigauflösende Sensor 20 mit einem kleinen Winkelfehler bezüglich des hochauflösenden Sensors 10 montiert ist, sodass eine Flanke 43.1 eines Signals 42.1 des niedrigauflösenden Sensors 20 nicht exakt mit einer Nullstelle 46.2 eines Signals des hochauflösenden Sensors 10 übereinstimmt.

Die Schaltimpulse des niedrigauflösenden Sensors 10 können an einen Umdrehungszähler, welcher in den Mitteln 6 zur Signalauswertung enthalten sein kann, geliefert und von diesem aufsummiert werden.

Claims (12)

1. Drehgeber zur Bestimmung der absoluten Winkellage ( beta ) einer um eine Rotationsachse (4) rotierbaren Geberwelle (1), mit mindestens einem ersten Sensor (10) zur Bestimmung der relativen Winkellage der Geberwelle (1) mit einer ersten Auflösung, mit mindestens einem zweiten Sensor (20) zur Bestimmung der absoluten Winkellage der Geberwelle (1) mit einer zweiten Auflösung, welche geringer ist als die erste Auflösung, und mit Mitteln (6) zur Auswertung von Ausgangssignalen des ersten Sensors (10) und des zweiten Sensors (20), dadurch gekennzeichnet, dass der erste Sensor (10) sowie der zweite Sensor (20) passive Magnetsensoren mit je mindestens einem Permanentmagneten (13, 26.1, 26.2) sind.

2. Drehgeber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass alle wesentlichen Komponenten (13, 15, 23, 25.1, 25.2, 26.1, 26.2) des ersten Sensors (10) sowie des zweiten Sensors (20) in zwei zueinander parallelen Ebenen (32, 52) angeordnet sind.

3. Drehgeber nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass bewegliche Komponenten (13, 23) des ersten Sensors (10) und des zweiten Sensors (20) auf einer mit der Geberwelle (1) verbundenen und drehbaren, als Scheibe (30) ausgebildeten Massverkörperung (3) angeordnet sind und dass ortsfeste Komponenten (15, 25.1, 25.2, 26.1, 26.2) des ersten Sensors (10) und des zweiten Sensors (20) auf einer ortsfesten Montageplatte (5) angeordnet sind, wobei die Massverkörperung (3) und die Montageplatte (5) so nahe beieinander liegen, dass ein Zusammenwirken der beweglichen Sensorkomponenten (13, 23) mit den ortsfesten Sensorkomponenten (15, 25.1, 25.2,

26.1, 26.2) zwecks Erfassung der Winkellage ( beta ) der Geberwelle (1) erzielbar ist.

4. Drehgeber nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Montageplatte (5) eine Leiterplatte ist, welche mit Sensorkomponenten (15, 25.1, 25.2, 26.1, 26.2) und Mitteln (6) zur Auswertung der Sensorsignale bestückt ist.

5. Drehgeber nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Sensor (10) mindestens einen magnetoresistiven Wandler (15) enthält.

6. Drehgeber nach den Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine magnetoresistive Wandler (15) auf der Leiterplatte (5) angeordnet ist und mindestens ein Permanentmagnet (13) auf der Massverkörperung (3) angeordnet ist.

7. Drehgeber nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Sensor (20) mindestens ein Reed-Reiais (25.1, 25.2) enthält.

8. Drehgeber nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Reed-Relais (25.1, 25.2) im Magnetfeld mindestens eines Permanentmagneten (26.1, 26.2) auf der Montageplatte (5) angeordnet ist und dieses Magnetfeld durch eine auf der Massverkörperung (3) angeordnete magnetische Blende (23) unterbrechbar ist.

9. Drehgeber nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Reed-Relais (25.1, 25.2) im Feld von je einem Permanentmagneten (26.1, 26.2) auf der Montageplatte (5) angeordnet sind, wobei beide Reed-Relais (25.1, 25.2) denselben Abstand von der Rotationsachse (4) aufweisen und bezüglich der Rotationsachse (4) einen rechten Winkel einschliessen.

10. Drehgeber nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die magnetische Blende (23) als Halbring aus einem Material mit derart grosser magnetischer Permeabilität ausgebildet ist, dass die Blende (23) das Magnetfeld des mindestens einen Permanentmagneten (26.1, 26.2) gegenüber dem mindestens einen Reed-Relais (25.1, 25.2) unterbricht.

11. Drehgeber nach einem der Ansprüche 1-10, gekennzeichnet durch einen Umdrehungszähler, mit dem vom zweiten Sensor gelieferte Impulse aufsummierbar sind.

12. Verfahren zur Herstellung eines Drehgebers nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte (5) in Chip-on-board-Technik oder in Surface-mounted-device-Technik bestückt wird.